2. Основные причины повреждений и аварий и характерные дефекты конструкций

2.1. Причины аварий и повреждений

Отметим, что причинами возникновения дефектов и аварий могут быть некачественное проектирование, изготовление и монтаж конструкций, неправильная эксплуатация, а также внешние воздействия среды, стихий­ные бедствия и боевые действия.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся причины.

Ошибки при проектировании:

1. неудачно выбранная расчетная схема всего здания или отдель­ных конструкций, полностью или частично несоответствующая действи­тельной работе здания;

2. проектирование здания без достоверных или неполных геологи­ческих или гидрогеологических исследований грунтов основания;

3. недоучет или занижение сочетаний расчетных нагрузок и других воздействий (перепада температур, динамики, осадок опор и т. д.);

4. недостаточная прочность, устойчивость и жесткость запроек­тированной конструкции из-за ошибочного расчета, недоучета требований СНиП;

5. ошибки в назначении марок стали, классов бетона и арматуры и других характеристик материалов;

6. неправильное размещение связей и жестких диафрагм;

7. неудачные технологичные решения конструкций, узлов и соеди­нений;

8. применение недолговечных материалов. Отсутствие указаний по защите конструкций от коррозии;

9. отсутствие авторского и технического контроля за выполнением строительных работ;

10. малая глубина заложения фундаментов;

11. отсутствие учета влияния новых фундаментов пристраиваемых зданий на существующие.

Ошибки в процессе строительства:

1) неправильная геодезическая разбивка осей, несоблюдение вер­тикальности стен, колонн и т. д.;

40

2. отступления от правил производства работ в период строитель­ства, особенно в зимний период;

3. применение некачественных материалов или неудачная замена арматуры или профилей, классов стали и бетона;

4. несвоевременная постановка связей;

5. несоблюдение технологий бетонных работ, толщины защитного слоя бетона, расстояний между стержнями;

6. некачественное выполнение соединений на сварке, болтах, за­клепках и клее;

7. перегрузка конструкций увеличенной массой элементов (слоев) по сравнению с проектом. Часто большие толщины стяжек, засыпок на по­крытиях;

8. плохая антикоррозийная защита металлических элементов, сты­ков, закладных деталей и т. д_;;

9. пропуск деформационных швов, отсутствие гидроизоляции и др.

Неправильная эксплуатация конструкций:

1. отсутствие периодического осмотра и профилактических ремон­тов конструкций и защиты их от коррозии;

2. перегрузка конструкций оборудованием, снегом и пылью. На­стилка новых конструктивных слоев, внеузловая подвеска к фермам коро­бов и трубопроводов во время ремонтов;

3. устройство непредусмотренных проектом отверстий в несущих конструкциях, разрезка профилей, арматуры и т. д.;

1. пролив жидкостей, кислот, масел на несущие конструкции;

5. попадание атмосферной и технической воды и замачивание грунтов основания;

6. выемка грунтов вблизи существующих фундаментов. Их зама­чивание и промерзание;

7. промерзание стен, фундаментов, грунтов основания.

Внешние воздействия:

1. температура, осадки, воздушный поток, радиация;

2. газы, химические вещества;

3. биологические вредители;

4. шум, звуковые колебания, вибрации;

5. землетрясения, ураганы, наводнения;

6. блуждающие токи;

7. оползни, морозное пучение грунтов;

8. боевые действия.

41

2.2. Деформации конструкций от повышенных температур и огня

От высоких температур более 250 °С и при пожарах в эксплуати­руемых зданиях возможны большие деформации и обрушения. Это вызвано следующими причинами:

1. нагрев стальных конструкций и арматуры в железобетонных и армированных каменных конструкциях приводит к падению ее прочности и чрезмерному удлинению, что ведет к изменению геометрии конструкции ибольшим деформациям. Сжатые армированные зоны конструкций при разо­греве и удлинении арматуры трещат и разрушаются;

2. бетон и каменная кладка при ограниченных деформациях испы­тывают большие температурные напряжения, что вызывает потерю их не­ сущей способности;

3. бетон и каменная кладка становятся хрупкими из-за мгновенного изменения объема кварцевой составляющей при температуре более 500 °С;

4. тушение пожара водой неравномерно охлаждает бетонные и ка­менные конструкции и вызывает в них появление трещин.

Воздействие огня и воды приводит к отслаиванию верхнего слоя ка­менной кладки, образованию оплавлений и разрушению раствора в швах кладки. Однако, обычно применяемые в строительстве кирпичи из легкого бетона огнестойки. Кладка же из естественных камней, содержащих кварц (гранит, песчаник, андезит, порфирит) при температуре около 575 °С претер­певает значительное скачкообразное увеличение их объема. Естественные камни разрушаются также при одностороннем нагреве и тушении водой.

Значительные деформации стальных конструкций при температурах, превышающих 400 °С, происходят одновременно с падением предела текуче­сти стали. При возрастании температуры на каждые 100 °С стальные элемен­ты удлиняются на 1,3 мм/м, при условии, что удлинение происходит беспре­пятственно. Так как обычно линейные деформации элементов ограничены узлами, опорами, заделками в стены и т. п., то на последние передаются большие распорные усилия. В результате происходят искривления, сдвиг или обрушение опорных, а вместе с тем и вышележащих конструкций.

Древесина начинает разрушаться при температуре 150 °С, сначала наружные слои, потом разлагаются более глубокие слои. Самовозгорание древесины происходит при температуре более 270 °С. Однако, при длитель­ном нагреве даже до 90 °С (обшивка бань-саун) возможно экзотермическоеразложение древесины с выделением тепла и самоповышение температуры до 290 °С. Зафиксированы случаи самовозгорания таких помещений.

42

Скорость обгорания поверхности древесины 2,4 -г- 4,0 см/час. Дере­вянные перекрытия старой конструкции, состоящие из балок, наката из до­сок, глинистой стяжки, засыпки, нижней обшивки и штукатурки теряют несущую способность через 20 ÷ 40 минут. Деревянные стойки разрушают­ся через 30 минут горения. Несгоревшая древесина сохраняет свою форму ипрочность и не деформируется при тушении пожара.

Если несущие конструкции защищены огнестойкими материалами, то при пожаре они длительное время сохраняют свои эксплуатационныекачества. Поэтому при проектировании новых и реконструкции эксплуати­руемых зданий необходимо проработать вопросы огнезащиты строитель­ных конструкций, а также противопожарные мероприятия.